Bộ phối hợp công suất kiểu biến đổi mômen cho phép biến đổi một cách linh hoạt tốc độ và mômen từ nguồn công suất (2), sơ đồ đƣợc biểu diễn trên hình 4-5.
Hình 4-5: Bộ phối hợp công suất kiểu biến đổi mômen.
Trong đó: 1-Nguồn động lực thứ nhất, 2-Nguồn động lực thứ hai, 3-Trục thứ cấp, 4-Bánh phản lực, 5-Bánh bơm, 6-Bánh tuốc-bin, K-Khóa. 1-Tốc độ góc trục quay của nguồn (1). 2-Tốc độ trục quay của nguồn (2). 3-Tốc độ góc trục thứ cấp của bộ phối hợp.Z1, Z2-Số răng của bộ giảm tốc từ nguồn (2) về bộ phối hợp. L1, L2-Các ly hợp tƣơng ứng với các nguồn công suất (1),(2).
1 1 L1 3 Z2 3 5 6 4 Z1 2 L2 2 K
Theo sơ đồ Hình 4-5, nguồn công suất (1) đƣợc truyền thẳng đến trục thứ cấp của bộ phối hợp thông qua ly hợp L1. Còn nguồn công suất (2) đƣợc truyền đến bộ phối hợp thông qua ly hợp L2 và bộ giảm tốc (Z2/Z1) nhƣ kiểu nối cứng tốc độ. Tuy nhiên, để truyền mômen và tốc độ từ bánh răng Z2 đến trục thứ cấp (3) chúng ta dùng bộ biến đổi mômen. Bộ biến đổi mômen gồm bánh bơm (5) nối cứng với bánh răng Z2, bánh tuốc-bin (6) để nhận mômen từ bánh bơm (5). Bánh tuốc bin đƣợc lắp quay trơn trên trục thứ cấp (3) và chỉ đƣợc nối với trục (3) khi đóng khóa K.
* Khi chỉ sử dụng nguồn công suất (1).
Sơ đồ truyền động nhƣ Hình 4-6. Công suất từ nguồn (1) truyền qua ly hợp L1 (trạng thái đóng), rồi truyền thẳng đến trục (3) để đến cầu chủ động với tốc độ góc
3 1. Lúc này khóa K (kiểu ống gài hoặc đồng tốc) chƣa đóng (mở), bánh răng Z2 và tuốc-bin (6) quay trơn trên trục (3); tức là nguồn công suất (2) không thể truyền đến trục thứ cấp (3).
* Khi chỉ truyền nguồn công suất (2).
Hình 4-6: Bộ phối hợp công suất kiểu biến đổi mômen.
1 1 1 1 11 L1 3 Z2 3 5 6 4 Z1 2 L2 2 K
1-Nguồn động lực thứ nhất (ngắt do L1 mở), 2-Nguồn động lực thứ hai, 3-
Trục thứ cấp, 4-Bánh phản lực, 5-Bánh bơm, 6-Bánh tuốc-bin, K-Khóa. 1-Tốc độ góc trục quay của nguồn (1). 2-Tốc độ trục quay của nguồn (2). 3-Tốc độ góc trục thứ cấp của bộ phối hợp. Z1, Z2-Số răng của bộ giảm tốc từ nguồn (2) về bộ phối hợp. L1, L2-Các ly hợp tƣơng ứng với các nguồn công suất (1), (2).
Khi chỉ truyền mỗi nguồn công suất (2) thì ly hợp L1 mở, khóa K đóng để nối bánh bánh tuốc-bin (6) với trục thứ cấp (3). Công suất từ nguồn (2) truyền qua ly hợp L2 (đóng), truyền qua bộ giảm tốc (Z2/Z1) rồi đến dẫn động bánh bơm (5).
Bánh bơm ly tâm (5) quay với tốc độ B = 2/i21 (trong đó 2 là tốc độ góc của trục nguồn công suất (2), i21 là tỷ số truyền bộ bánh răng Z2/Z1) sẽ bơm chất lỏng qua các cánh của bánh tuốc-bin (6) làm cho bánh tuốc-bin quay với tốc độ T cùng với tốc độ góc của trục thứ cấp 3 ( T 3).
Điểm đặc biệt ở đây là bánh tuốc-bin và bánh bơm có thể chuyển động tƣơng đối với nhau nhờ sự trƣợt giữa chúng. Tỷ số giữa tốc độ góc quay tuốc-bin (6) T và tốc độ góc quay bánh bơm (5) B đƣợc gọi là tỷ số truyền động của biến mô thủy lực và đƣợc kí hiệu là ibm: B T bm i [4-25]
Khi tỷ số biến mô ibm < 1 thì mômen xoắn ở bánh tuôc-bin MT tăng lên lớn hơn mômen xoắn của bánh bơm MB. Sở dĩ nhƣ vậy là do các cánh của bánh phản lực (4) (cố định) làm thay đổi hƣớng của dòng chất lỏng chảy từ bánh tuốc-bin (6) quay trở về bánh bơm (5). Nếu bộ phận bánh phản ứng (4) có khả năng quay tự do trong dòng chất lỏng (không cố định) thì việc biến đổi mômen xoắn sẽ không xảy ra; lúc này biến mô thủy lực trở thành ly hợp thủy lực.
Tác dụng biến đổi mômen xoắn của biến mô thủy lực đƣợc đặc trƣng bằng hệ số biến đổi mômen (gọi tắt là hệ số biến mô) và đƣợc kí hiệu là Kbm:
B T bm M M K [4-26]
Trong đó: MT-Mômen xoắn ở trục tuốc-bin;
MB-Mômen xoắn ở trục bánh bơm.
Hệ số biến mô Kbm thay đổi một cách tự động phụ thuộc vào điều kiện làm việc của ô tô. Khi lực cản chuyển động của ô tô tăng lên, vận tốc ô tô giảm xuống, dẫn đến số vòng quay của trục tuốc-bin giảm xuống thì hệ số của biến mô sẽ tăng lên. Hệ số biến mô có giá trị lớn nhất (Kbm(max)) khi trục tuốc bin bị hãm lại hoàn toàn ( T = 3 = 0); nghĩa là trục bánh tuốc-bin không quay, ô tô dừng lại. Ngƣợc lại, khi lực cản chuyển động của ô tô giảm xuống, vận tốc ô tô tăng lên, dẫn đến số vòng quay của trục tuốc-bin tăng lên thì hệ số của biến mô sẽ giảm xuống. Đặc tính thay đổi và giá trị lớn nhất của hệ số biến mô (Kbm(max)) phụ thuộc vào kết cấu và chủng loại của biến mô thủy lực.
Để đánh giá hiệu quả truyền động của biến mô thủy lực ngƣời ta đƣa ra hiệu suất của biến mô đƣợc biểu thị bằng biểu thức:
bm bm B B T T B T bm K .i . M . M N N [4-27]
Trong đó: NT-Công suất của trục tuốc-bin;
NB- Công suất của trục bánh bơm.
Khi biến mô thủy lực làm việc ở chế độ ly hợp thì hệ số biến mô xem nhƣ bằng một (Kbm = 1); hiệu suất của biến mô trong trƣờng hợp này sẽ là bm ibm.
* Khi truyền động kết hợp cả hai nguồn công suất (1) và (2).
Khi truyền động kết hợp cả hai nguồn động lực (1) và (2), thì cả hai ly hợp L1, L2 và khóa K đều đóng. Trục (3) sẽ nhận đồng thời hai nguồn công suất (1) và (2). Tuy vậy tốc độ góc trục (3) luôn luôn bằng tốc độ góc của trục (1): 3 1.
Còn tốc độ góc của trục nguồn công suất (2) có thể sai khác bất kỳ nhờ sự trƣợt giữa bánh bơm (5) và bánh tuốc bin (6); tức là phụ thuộc vào tỷ số truyền
động của biến mô thủy lực:
bm 3 bm T B 21 2 i i i [4-28] Vậy: 21 bm 2 3 1 i i . [4-29]
Mômen phối hợp lúc này có thể đƣợc xác định bằng phƣơng trình cân bằng công suất truyền đến bộ phối hợp (3):
N1 + NT = N3 [4-30]
Trong đó: N1-Công suất nguồn (1) truyền đến bộ phối hợp (3);
NT-Công suất nguồn (2) truyền đến bộ phối hợp (3); N3-Công suất của bộ phối hợp (3).
Thay công suất bằng tích tốc độ với mômen: Ni = Mi. i (i=1 3) ta có:
M1. 1 + MT. T = M3. 3 [4-31] Trong đó: M1-Momen xoắn của trục nguồn (1) truyền đến bộ phối hợp (3);
MT-Momen xoắn trục tuôc-bin;
M3-Momen xoắn của bộ phối hợp (3).
T-Tốc độ góc của bánh tuốc-bin; từ [4-28] thì: 21 bm 2 T i i . Thay MT = Kbm.MB = Kbm.M2.i21 ta có: M3 = M1 + M2.i21.Kbm [4-32] Với M2 là mômen xoắn của trục nguồn (2), i21 là tỷ số truyền của bộ giảm tốc bánh răng từ nguồn (2) truyền đến bộ kết hợp (3) và đƣợc xác định từ [4-17], Kbm là hệ số biến mô xác định theo [4-26].
Nhận xét: Từ sơ đồ và các quan hệ động lực học ta thấy rằng bộ phối hợp
côngsuất kiểu biến đổi mômen có ƣu điểm là cho phép biến đổi linh hoạt không chỉ mômen mà cả tốc độ từ hai nguồn động lực; tránh gây cƣỡng bức các chi tiết cho bộ phối hợp trong quá trình truyền động phối hợp.
Tuy vậy, bộ phối hợp kiểu này quá phức tạp về kết cấu lẫn tính toán động lực học cụ thể vì phải biết đặc tính thực nghiệm của biến mô thủy lực.